2.2.1 卫星无源测距定位和伪距测量定位原理
通过测定卫星与用户之间的距离来确定用户位置的方法,称为卫星测距定位。用户接收机接收卫星信号,测定卫星至用户的传播时间,从而确定卫星至用户的距离的方法,称为卫星无源测距。
距离和电波传播延迟时间的关系如下:
R = c *T (2.1)
式中:
c——光速;
T——电波传播延迟时间;
R——卫星至用户的距离。
根据卫星信号所含有的卫星星历信息,可以求得每颗卫星在发射时刻的位置,从而确定用户的位置在一卫星为球心,以R 为半径的球面上。用同样的方法,测定用户至三颗卫星的距离,可以确定用户在空间的位置,即三个球面的交点。如果测点在地面上,则只需要测量两维位置,故只需测定用户至两颗卫星的距离就可以测定用户的位置。
卫星无源测距定位原理简单。但是要测定用户至卫星的距离,就要测量卫星至用户的电波传播延迟时间,为此用户必须和卫星保持准确的时间同步。这就需要卫星和用户同时配备精确的原子钟。由于原子钟非常昂贵,一般用户是不可能配用原子钟的。因此卫星无源测距定位只能用于地面站测控卫星或某些特种用
户。
由于用户设备不配用原子钟,用户接收设备测量得到的用户至卫星的距离就包含了由卫星钟和用户钟的钟差引入的误差。称这种含有钟差误差的测量距离为“伪距”。
在(2.4)式中观测点位置(X ,Y, Z) 和种差为方程组的4 个未知数,通过求解方程组获得。所以必须测量用户至4 颗卫星的伪距,可到四个方程才能求解所有未知数。这也就是为什么必须至少观测到4 颗卫星才能进行三维坐标定位的原因。对于陆上或者海上用户来说,如果知道天线的高度,则只需要测量用户至
3 颗卫星的伪距就可以确定二维位置和用户钟相对于GPS 系统时的偏差。
图2.5 伪距测量原理图
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这是答案。伪距测量定位原理上根本不需要对面对钟。事实上地面无穷多的各式各样的被定为物体上没有原子钟。就是普通的石英类钟表。